Tính toán khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật sử dụng mô hình phi tuyến vật liệu theo TCVN 5574:2018

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cấu kiện cột bê tông cốt thép đóng vai trò quan trọng để truyền tải trọng công trình xuống móng. Bài viết trình bày việc lập trình tính toán khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật sử dụng mô hình phi tuyến vật liệu theo TCVN 5574:2018.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tính toán khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật sử dụng mô hình phi tuyến vật liệu theo TCVN 5574:2018

Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Tính toán khả năng chịu lực của cột bê tông cốt thép có tiết diện hình chữ nhật sử dụng mô hình phi tuyến vật liệu theo TCVN 5574:2018 7KạFK6{P6{+RiFK /r4XốF7LếQ/r7Kị7KX+ằQJ .KRD;k\GựQJ, Trường Đại Học Xây dựng Miền Tây TỪ KHOÁ TÓM TẮT &ộWErW{QJFốWWKpS Cấu kiện cột bê tông cốt thép đóng vai tròquan trọng để truyền tải trọng công trình xuống móng. Trong .Kảnăng chịXOựF bài viết này, tác giả lập trình tính toán khả năng chịu tải của cột nén lệch tâm xiên có tiết diện hình chữ %Lểu đồtương tác nhật dựa trênbiểu đồ tương tác sử dụng mô hìnhphi tuyến của vật liệutheo TCVN 5574:2018. Ứng 0{KuQKSKLWX\ếQFủDYậWOLệX suất nén của bê tông được tính toán theo sơ đồ ba đoạn thẳngvà ứng suất trong cốt thép được xác định 0ặWFắWQJDQJKuQKFKữQKậW từ biến dạng theo sơ đồ hai đoạn thẳng. Lập trình VBA trong Excel được sử dụng để tính toán và thể hiện các mặt phẳng đứng của biểu đồ tương tác. Một số ví dụ được triển khai và so sánh với dữ liệu từ ETABS phiên bản 2019 để đánh giá độ chính xác của chương trình. .(
xiên theo tiêu chuẩn Việt Nam [5]. Các nghiên cứu này đa phần theo tiêu chuẩn TCVN 5574:2012&yrấtít đề tài, tài liệu hướng dẫn WtQKWRiQWKHR7&91>@. Từ những vấn đề trên, tác giả tiến hành xây dựng chương trình tính toán kiểm tra khả năng chịu lực của cấu kiện bê tông cốt thép chịu nén lệch tâm xiên có tiết diện hình chữ nhật theo mô hình biến dạng phi tuyến của vậtliệudựa trên tiêu chuẩn TCVN 5574:2018. Chương trình được viết bằng lập trình VBA trên nền Microsoft Excel, kiểm chứng so sánh với phần mềm +uQKMH3ĐT đối với vật liệu +uQKMH2ĐT đối với vật liệu Etabs phiên bản 201[6]. Chương trình tính toán được xây dựng có ErW{QJ cốtWKpS *Liên hệ tác giả: PWWKRDFK#JPDLOFRP Nhận ngày , sửa xong ngày , chấp nhận đăng JOMC 52 /LQN'2,KWWSVGRLRUJMRPF
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 MH3ĐT của bê tông được biểu diễn qua các biểu thức: 𝑀𝑀𝑥𝑥∗ , 𝑀𝑀𝑦𝑦∗ lần lượt là mô men uốn xoay xung quanh trục x và y khi kể .KL0 ≤ 𝜀𝜀𝑏𝑏 < 𝜀𝜀𝑏𝑏1 𝜎𝜎𝑏𝑏 = 𝜀𝜀𝑏𝑏 𝐸𝐸𝑏𝑏
đến ảnh hưởng uốn dọc.Gọi 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝛼𝛼 = 𝑀𝑀𝑥𝑥∗ /𝑀𝑀𝑦𝑦∗ . .KL𝜀𝜀𝑏𝑏1 ≤ 𝜀𝜀𝑏𝑏 < 𝜀𝜀𝑏𝑏0 ] 𝑅𝑅𝑏𝑏
Giá trị lực dọc giới hạn: 𝜎𝜎𝑏𝑏1 𝜀𝜀𝑏𝑏 −𝜀𝜀𝑏𝑏1 𝜎𝜎𝑏𝑏1 𝜎𝜎𝑏𝑏 = [(1 − )( )+ 𝑅𝑅𝑏𝑏 𝜀𝜀𝑏𝑏0 −𝜀𝜀𝑏𝑏1 𝑅𝑅𝑏𝑏 .KL𝜀𝜀𝑏𝑏0 ≤ 𝜀𝜀𝑏𝑏 < 𝜀𝜀𝑏𝑏2 𝜎𝜎𝑏𝑏 = 𝑅𝑅𝑏𝑏
𝑁𝑁𝑢𝑢 = 𝜑𝜑[𝑅𝑅𝑏𝑏 (𝐴𝐴𝑏𝑏 − 𝐴𝐴𝑠𝑠,𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 ) + 𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠 𝐴𝐴𝑠𝑠,𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 ]
Trong đó: 𝜀𝜀𝑏𝑏0 = 0,002; 𝜎𝜎𝑏𝑏1 = 0,6𝑅𝑅𝑏𝑏 ; 𝜀𝜀𝑏𝑏1 = 𝜎𝜎𝑏𝑏1 ; 𝜀𝜀𝑏𝑏2 = 0,0035 đối 𝑅𝑅𝑏𝑏 , 𝑅𝑅𝑠𝑠𝑠𝑠 lần lượt là cường độ chịu nén tính toán của bê tông và cốt thép. 𝐸𝐸𝑏𝑏 với bê tông nặng có cấp cường độ không lớnhơn B60. 𝐴𝐴𝑏𝑏 , 𝐴𝐴𝑠𝑠,𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 lần lượt là diện tích tiết diện bê tông và diện tích toàn bộ cốt TCVN 5574:2018 khuyến cáo nên sử dụng MH2ĐT cho cốt thép thép dọc. có giới hạn chảy thực tế CB2407 &%7 &%9 &%9 Yj 𝜑𝜑KệVốSKụWKXộc độPmQKFộWNKLFyWảLWUọQJQJắQKạQđượF[iF &%9 MH2ĐT của cốt thép được biểu diễn qua các biểu thức: địQKWKHRTX\OXậWWX\ếQWtQKYớL𝜑𝜑 = 0,9NKL𝐿𝐿0 / 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚( 𝐶𝐶𝑥𝑥 , 𝐶𝐶𝑦𝑦 ) = 10Yj .KL0 ≤ 𝜀𝜀𝑠𝑠 < 𝜀𝜀𝑠𝑠0 𝜎𝜎𝑠𝑠 = 𝜀𝜀𝑠𝑠 𝐸𝐸𝑠𝑠
𝜑𝜑 = 0,85NKL𝐿𝐿0 / 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚( 𝐶𝐶𝑥𝑥 , 𝐶𝐶𝑦𝑦 ) = 10 .KL𝜀𝜀𝑠𝑠0 ≤ 𝜀𝜀𝑠𝑠 < 𝜀𝜀𝑠𝑠2 𝜎𝜎𝑠𝑠 = 𝑅𝑅𝑠𝑠
BướF&KLDQKỏSKầQWửFộWWURQJSKạPYLEjLYLếWWiFJLảFKLD Trong đó: 𝜀𝜀𝑠𝑠0 = 𝑅𝑅𝑠𝑠 /𝐸𝐸𝑠𝑠 ; 𝜀𝜀𝑠𝑠2 = 0,0025. QKỏFiFSKầQWửtheo hai phương thành 𝑛𝑛 = 20SKầQPỗLSKầQWửFy kích thước theo phương x và phương y lần lượW Oj 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐶𝐶𝑥𝑥 /20 Yj 2.2. Các giả thiết tính toán [5@ 𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐶𝐶𝑦𝑦 /20.Từ đó dễ dàng xác định các tọa độ 𝑥𝑥𝑖𝑖 , 𝑦𝑦𝑗𝑗 của mỗi phần tử ErW{QJvà các tọa độ 𝑥𝑥𝑘𝑘 , 𝑦𝑦𝑘𝑘 của các thanh cốt thép. Tiết diện là phẳng trước và sau biến dạng. Giả thiết được sử dụng để BướF*LảWKLếWWUục trung hòa là đườQJWKẳng có phương trình tính toán cấu kiện chịu uốn, nén uốn, dựa trên giả thiết này có thể 𝑦𝑦 = 𝑎𝑎𝑎𝑎 + 𝑏𝑏KD\𝑎𝑎𝑎𝑎 − 𝑦𝑦 + 𝑏𝑏 = 0YớLKệVốJyF𝑎𝑎 = −1/ 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 𝛼𝛼YjKệVố𝑏𝑏 tính toán biến dạng tại một điểm bất kỳ trên tiết diện theo biến dạng thay đổi. lớn nhất của bê tông vùng nén và cốt thép trong vùng kéo. Khoảng cách từ đỉnh nén có tọa độ (X, Y) đến trục trung hòa:
|𝑎𝑎𝑎𝑎−𝑌𝑌+𝑏𝑏| Bỏ qua khả năng chịu kéo của bê tông. 𝑑𝑑0 = √𝑎𝑎2 +1 Hiện tượng oằn và xoắn của cột được bỏ qua khi phân tích. Khoảng cách từ phần tử bê tông có tọa độ (𝑥𝑥𝑖𝑖 , 𝑦𝑦𝑗𝑗 )và thanh cốt thép có tọa độ (𝑥𝑥𝑘𝑘 , 𝑦𝑦𝑘𝑘 )đến trục trung hòalần lượt là
|𝑎𝑎𝑥𝑥𝑖𝑖 −𝑦𝑦𝑗𝑗 +𝑏𝑏| |𝑎𝑎𝑥𝑥𝑘𝑘 −𝑦𝑦𝑘𝑘 +𝑏𝑏| Các bước tính toán xây dựng mặt biểu đồ tương tác kiểm tra khả 𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖 = √𝑎𝑎2 +1 ; 𝑑𝑑𝑘𝑘 = √𝑎𝑎2 +1 năng chịu lực của cột bê tông cốt thép tiết diện hình chữ nhật>@ Bước 5: Từ kết quả tính toán ở bước 4 và mục 2.1ứng với mỗi vị trí của trục trung hòa, xác định được biến dạng của phần tử được tính + Bước 1:Dữ liệu đầu vào: Kích thước mặt cắt ngang cột 𝐶𝐶𝑥𝑥 × 𝐶𝐶𝑦𝑦 ,bố toán từ biến dạng cực đại của bê tông tại đỉnh nén: 𝜀𝜀𝑖𝑖𝑖𝑖 = ( ) 𝜀𝜀𝑏𝑏2
𝑑𝑑0 −𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑑𝑑0 trí thép cột, các thông số vật liệuFiFJLiWUịQộLOựF 𝑁𝑁, 𝑀𝑀𝑥𝑥 , 𝑀𝑀𝑦𝑦 . Chọn Từ công thức (15) xác định được biến dạng và ứng suất trong các đỉnh nén là một trong các đỉnh của tiết diện. phần tử bê tông và các thanh cốt thép+uQK
𝜀𝜀𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 , 𝜀𝜀𝑠𝑠𝑠𝑠 , 𝜎𝜎𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 , 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 WURQJ + Bước 2:Tính toán các thông số: tính toán bỏ qua ứng suất kéo của bê W{QJ
𝑒𝑒0𝑥𝑥 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚( 𝑀𝑀𝑦𝑦 /𝑁𝑁; 𝐻𝐻/600; 𝐶𝐶𝑥𝑥 /30; 1 𝑐𝑐𝑐𝑐) + Bước 6: Tính toán xác định tọa độ của biểu đồ tương tác 𝑒𝑒0𝑦𝑦 = 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚( 𝑀𝑀𝑥𝑥 /𝑁𝑁; 𝐻𝐻/600; 𝐶𝐶𝑦𝑦 /30; 1 𝑐𝑐𝑐𝑐)
𝑘𝑘=1 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠 (𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠 − 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 ) + ∑𝑘𝑘=1 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠
𝑝𝑝 𝑁𝑁 = ∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 ∑𝑛𝑛𝑗𝑗=1 𝜎𝜎𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 + ∑𝑚𝑚
0.15 0.15 𝑘𝑘𝑏𝑏𝑏𝑏 = ; 𝑘𝑘𝑏𝑏𝑏𝑏 = 𝑀𝑀𝑥𝑥 = ∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 ∑𝑛𝑛𝑗𝑗=1(𝜎𝜎𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑)𝑦𝑦𝑗𝑗 + ∑𝑚𝑚 𝜑𝜑𝐿𝐿𝐿𝐿 (0.3+𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒 ) 𝜑𝜑𝐿𝐿𝐿𝐿 (0.3+𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒 ) 𝑘𝑘=1 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠 (𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠 − Trong đó 𝜑𝜑𝐿𝐿𝐿𝐿 , 𝜑𝜑𝐿𝐿𝐿𝐿 hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng tác dụng dài 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 )𝑦𝑦𝑘𝑘 + ∑𝑝𝑝𝑘𝑘=1 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑦𝑦𝑘𝑘
hạn, lấy không lớn hơn 2 𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝑒𝑒0𝑥𝑥 /𝐶𝐶𝑥𝑥 , 𝛿𝛿𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝑒𝑒0𝑦𝑦 /𝐶𝐶𝑦𝑦 lấy không nhỏ 𝑀𝑀𝑦𝑦 = ∑𝑛𝑛𝑖𝑖=1 ∑𝑛𝑛𝑗𝑗=1(𝜎𝜎𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑)𝑥𝑥𝑖𝑖 + ∑𝑚𝑚 𝑘𝑘=1 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠 (𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠 − hơn 015 và không lớn hơn 1 𝜎𝜎𝑠𝑠𝑠𝑠 )𝑥𝑥𝑘𝑘 + ∑𝑝𝑝𝑘𝑘=1 𝐴𝐴𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑥𝑥𝑘𝑘
Độ cứng của cấu kiện: 𝑀𝑀∗ = √𝑀𝑀𝑥𝑥2 + 𝑀𝑀𝑦𝑦2
𝐷𝐷𝑥𝑥 = 𝑘𝑘𝑏𝑏𝑏𝑏 𝐸𝐸𝑏𝑏 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 + 𝑘𝑘𝑠𝑠 𝐸𝐸𝑠𝑠 𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠𝑠 Trong đó 𝑖𝑖, 𝑗𝑗OjFiFFKỉVốxác địQKSKầQWửErW{QJFKịXQpQ𝑘𝑘OjFKỉVố 𝐷𝐷𝑦𝑦 = 𝑘𝑘𝑏𝑏𝑏𝑏 𝐸𝐸𝑏𝑏 𝐼𝐼𝑏𝑏𝑏𝑏 + 𝑘𝑘𝑠𝑠 𝐸𝐸𝑠𝑠 𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠𝑠